Skip to main content

logo fp cmyk cz white

STEAM přístup k výuce na KCH FP TUL

STEAM je moderní vzdělávací koncept, který propojuje pět klíčových oblastí: Science (věda), Technology (technologie), Engineering (inženýrství), Arts (umění) a Mathematics (matematika).

Zatímco tradiční výuka často tyto obory odděluje do samostatných předmětů, STEAM je spojuje do jednoho celku. Písmeno „A“ zde hraje zásadní roli – umění a kreativita nejsou jen doplňkem, ale motorem inovací. Pomáhají nám na vědecké problémy nahlížet jinak, hledat estetická řešení a zapojit intuici tam, kde data nestačí.

Proč je to důležité?

Dnešní svět nevyžaduje pouze experty na úzké oblasti  vědění, ale lidi, kteří dokážou propojovat souvislosti. STEAM učí studenty, že:

  • Věda bez fantazie je jen sbírka faktů.

  • Technologie bez estetiky postrádají lidský rozměr.

  • Matematika je v pozadí každého krásného vzoru v přírodě i umění.

Na naší katedře používáme STEAM jako způsob, jak znovu objevit radost z poznávání světa v jeho přirozené, nerozdělené podobě.

Svět je jen jeden

Často zapomínáme, že reálný svět je přirozeně integrovaný. Příroda kolem nás nefunguje v oddělených kapitolách učebnice chemie, fyziky nebo biologie.

  • Jednotlivé vědy zkoumají svět ze svého specifického úhlu pohledu, čímž nám sice dávají detailní vhled, ale zároveň svět nevyhnutelně „kouskují“.

  • Vzdělávání by mělo tento fakt reflektovat. Pokud chceme pochopit komplexní problémy dneška, nemůžeme se dívat jen jednou optikou.

STEAM přístup nám pomáhá tyto pohledy opět spojovat. Tam, kde chemik vidí oxidaci, umělec vidí vznikající patinu a matematik geometrickou strukturu krystalu. Na KCH učíme studenty vidět všechny tyto vrstvy současně.

Moderní vzdělávání vyžaduje víc než jen memorování faktů. Vyžaduje schopnost řešit problémy, kriticky myslet a inovovat. Propojením přírodovědných předmětů a matematiky s estetickým cítěním umění otevíráme studentům i veřejnosti dveře k hlubšímu pochopení světa kolem nás.

Věda nám dává nástroje, jak svět popsat. Umění nám dává způsob, jak jej prožít a sdílet.

Jak u nás vypadá STEAM

Mezi nejoblíbenější aktivity, které propojují chemické procesy s vizuální tvorbou, patří:

1. Kyanotypie (Modrotisk)

Stará fotografická technika, která využívá fotocitlivosti železnatých solí. Studenti se učí o redoxních reakcích a komplexní chemii, zatímco vytvářejí unikátní pruskou modří zbarvené obrazy pomocí slunečního světla.

2. Tisk z vodní hladiny (Ebrou)

Fyzikální chemie v praxi. Sledujeme povrchové napětí, viskozitu a interakce mezi barvou a médiem. Výsledkem jsou fascinující mramorované vzory, které jsou dokonalou vizualizací dynamiky kapalin.

3. Kontaktní otisky a přírodní pigmenty

Zkoumáme pH citlivost rostlinných barviv (např. anthokyanů) a využíváme je k tvorbě otisků. Je to ideální cesta, jak propojit biologii, chemii a klasické výtvarné techniky.

Co to přináší našim studentům?

  • Kontextualizaci znalostí: Matematika a chemie přestanou být abstraktními strašáky, když se stanou nástroji pro tvorbu něčeho krásného.

  • Rozvoj kreativity: Hledání nových estetických forem podněcuje k experimentování a odstraňuje strach z chyb.

  • Mezioborový přesah: Naši absolventi jsou připraveni učit moderně a atraktivně, což je klíčové pro motivaci budoucích generací žáků.

Obsah stránky

    Všechny reálné objekty jsou komplexnější, než se zdá na první pohled

    Varhany

    Cínové píšťaly

    Fázové přechody

    Píšťaly nejsou z čistého cínu, ale ze slitiny s olovem. Čistý cín při teplotách pod 13,2 °C mění svou krystalickou mřížku a rozpadá se na prach – tomuto jevu se říká „cínový mor“.

    Dřevo jako konstrukční materiál

    Přírodní polymery

    Dřevo je složený polymer (celulóza a lignin). Díky své buněčné struktuře skvěle tlumí určité frekvence a dodává zvuku „barvu“. Je to jeden z nejstarších konstrukčních materiálů v inženýrství.

    Tvorba zvuku

    Vlnění

    Vzduch naráží na ostrou hranu (ret) píšťaly, kde vznikají turbulence. Ty rozkmitají vzduchový sloupec uvnitř píšťaly. Je to stejný princip jako u flétny nebo když fouknete na hrdlo lahve.

    Uzavřené píšťaly

    Kmity v v uzavřeném rezonátoru

    Pokud píšťalu nahoře uzavřeme (zazátkujeme), zní o celou oktávu níže než stejně dlouhá otevřená píšťala. Zvuk musí v uzavřeném prostoru urazit cestu tam a zpět.

    Mechanická traktura

    Jednoduché stroje

    Mechanická traktura je systém táhel a pák. Musí být navržena tak, aby hráč prstem překonal tlak vzduchu v nástrojové skříni, ale zároveň měl v prstech cit. Jde o precizní mechanický převod signálu.

    Ventilátor (schovaný ve skříni)

    Varhany potřebují stabilní tlak vzduchu. Staré měchy fungovaly jako rezervoáry potenciální energie. Dnešní ventilátory musí vzduch dodávat bez turbulencí, aby se píšťaly nerozlaďovaly.

    Rejstříková táhla

    Binární logika a kombinace

    Rejstříky fungují jako "přepínače" (on/off). Různé kombinace rejstříků vytvářejí výslednou barvu zvuku – je to v podstatě raná forma aditivní syntézy, kterou dnes používají digitální syntezátory.

    Jazýčkové píšťaly

    Bernoulliho princip

    Na rozdíl od flétnových píšťal zde zvuk tvoří kmitající kovový plíšek (jazýček). Proudící vzduch pod ním vytváří podtlak, který jazýček přitáhne a uzavře otvor – tento cyklus se opakuje tisíckrát za sekundu.

    Kůže v měchu (za deskou)

    Proteiny a činění kůže

    Ventily a měchy využívají ovčí nebo hovězí kůži. Je to fascinující biologický materiál, který musí zůstat pružný a neprodyšný po desetiletí. Chemie činění (tříslovinami) zabraňuje rozkladu těchto proteinových struktur.

    Délka píšťal

    Nepřímá úměra a zlomky

    Délka píšťaly je v matematickém vztahu k frekvenci. Chceme-li zvuk o oktávu vyšší, musíme délku píšťaly zkrátit přesně na polovinu (poměr 2:1).

    Prostor

    Doba dozvuku

    Varhany nejsou kompletní bez místnosti, ve které stojí. Architektura určuje, jak dlouho se zvuk odráží. Dozvuk se typicky pohybuje od desetin po jednotky sekund.

    Foto z výuky

    Proč to funguje?

    • Protože učitelé i studenti táhnou za jeden provaz.
    • Protože výuka je postavená na spolupráci, otevřenosti a odvaze experimentovat.
    • Protože víme, že motivace je důležitější než množství znalostí.

    Pro koho to děláme?

    • Pro studenty, kteří chtějí objevovat, tvořit a stát se učiteli, vědci i inspirátory.
    • Pro žáky škol, aby měli kolem sebe pedagogy, kteří rozumí moderním metodám i světu kolem sebe.
    • Pro partnery z praxe a průmyslu, kteří s námi chtějí tvořit inovace užitečné pro společnost.
    • Pro společnost, která potřebuje vzdělané, etické a empatické osobnosti.

    Probouzíme zvídavost v každém věku

    Máme zkušenosti s popularizací vědy pro mateřské školky, účastníky Dětské univerzity TUL i celoživotním vzděláváním seniorů v rámci U3V.

    Vedeme odborné práce pro středoškoláky. 

    Inovace SP Učitelství chemie

    Na portálu dobré praxe projektu UčiTUL najdete naše materiály pro učitele. Díky projektu průběžně inovujeme naše studijní programy. Stavíme na 13 základních pilířích propojených s kompetenčním rámcem absolventky a absolventa učitelství (KRAAU):

    Kód Hlavní tematický okruh Stručná charakteristika přesahu Vazba na KRAAU Opatření (co zavádíme) Očekávaný výstup učení (OVU) Důkazy učení
    P1 Kompetenčně orientovaná struktura studijního programu Přechod od „souboru předmětů“ k provázanému programu s jasným profilem absolventa 2.1 Nastavuji cíle výuky • 2.5 Reflektuji výuku • 6.1 Profesní rozvoj Programové OVU, mapování předmětů na kompetence, společné rubriky Dokáže plánovat, reflektovat a řídit vlastní profesní učení Mapa OVU–předměty, e-portfolio, sebereflexe
    P2 Didaktický design výuky založený na důkazech učení Výuka jako navrhovaný, ověřovaný a zlepšovaný proces 1.2 Didaktická transformace • 2.2 Plánování výuky • 4.1 Hodnocení Práce s cíli, kritérii a evidencí učení Navrhne výuku s jasnými cíli a kritérii Příprava hodiny, rubrika, analýza práce žáků
    P3 Experimentální a laboratorní výuka jako model vědecké praxe Laboratoř jako prostředí rozhodování, práce s chybou a daty 1.1 Odbornost • 1.2 Didaktické zprostředkování • 2.4 Vedení výuky Víceúrovňové lab. úlohy (core–inquiry–extension) Zvolí postup, vyhodnotí data a nejistotu Protokol, dataset, interpretace
    P4 Badatelsky orientované a projektové učení ve science Učení prostřednictvím autentických problémů 2.2 Plánování • 2.3 Motivace • 2.4 Vedení výuky PBL, inquiry úlohy, projekty Řídí badatelský proces žáků Projektová zpráva, prezentace
    P5 Klinický model pedagogické praxe a reflexe Praxe jako systematické profesní učení 2.5 Reflexe • 5.1 Spolupráce • 6.1 Sebepojetí Cyklus plán–výuka–reflexe–redesign Analyzuje a zlepšuje vlastní výuku Videozáznam, reflexe, mentor feedback
    P6 Učení v autentických kontextech a mimoškolních prostředích Propojení chemie se světem mimo školu 1.2 Didaktická transformace • 3.3 Prostředí • 5.2 Komunita Exkurze jako učební jednotky Přenese zkušenost do školní výuky Exkurzní list, scénář hodiny
    P7 Interdisciplinární a STEAM přístupy Propojování chemie s dalšími obory 1.1 Odborové souvislosti • 1.2 Didaktika • 2.3 Motivace STEAM projekty, mezioborová spolupráce Integruje více oborů do výuky Projekt, výukový modul
    P8 Tvůrčí a makerspace-orientované učení Učení skrze návrh, výrobu a testování 1.2 Didaktika • 2.3 Motivace • 3.3 Prostředí Chem-makers moduly Navrhne a ověří výukový artefakt Funkční pomůcka, návod
    P9 Digitálně podporované učení a AI Digitální kompetence jako součást profese 3.3 Digitální prostředí • 6.2 Etika a AI Smysluplné využití digitálních nástrojů Použije digitální nástroje odpovědně Digitální materiál + audit zdrojů
    P10 Motivační a autoregulační procesy učení Podpora vnitřní motivace a odpovědnosti 2.3 Motivace • 4.3 Reflexe • 6.3 Psychohygiena Formativní hodnocení, sebereflexe Řídí vlastní učení a zátěž Reflexní deník, plán rozvoje
    P11 Rozvoj přenositelných profesních dovedností (soft skills) Systematický rozvoj komunikace, spolupráce, sebereflexe 3.2 Spolupráce • 4.2 Zpětná vazba • 5.1 Spolupráce • 6.1 Rozvoj Týmová práce, peer-feedback, reflexe Efektivně komunikuje a spolupracuje Peer-review, týmový výstup
    P12 Hodnocení založené na kritériích a portfoliích Transparentní a rozvojové hodnocení 4.1 Kritéria • 4.2 Zpětná vazba • 4.3 Reflexe Společné rubriky a portfolio Hodnotí a reflektuje učení Portfolio, sebehodnocení
    P13 Systémové řízení kvality studijního programu Program se dlouhodobě učí a zlepšuje 2.5 Reflexe • 5.1 Spolupráce • 6.1 Rozvoj Pravidelná evaluace SP Navrhuje zlepšení výuky Evaluační zprávy

    1. BIGGS, John. Enhancing teaching through constructive alignment. Higher Education. 1996, roč. 32, č. 3, s. 347–364. Dostupné z: https://link.springer.com/article/10.1007/BF00138871 (Springer Nature)
    2. WIGGINS, Grant; McTIGHE, Jay. Understanding by Design Framework. Alexandria (VA): ASCD, 2012. Dostupné z: https://files.ascd.org/staticfiles/ascd/pdf/siteASCD/publications/UbD_WhitePaper0312.pdf (files.ascd.org)
    3. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. America’s Lab Report: Investigations in High School Science. Washington, DC: The National Academies Press, 2006. Dostupné z: https://www.nationalacademies.org/publications/11311 (nationalacademies.org)
    4. KRAJCIK, Joseph S.; BLUMENFELD, Phyllis C. Project-Based Learning. In: The Cambridge Handbook of the Learning Sciences. Cambridge: Cambridge University Press. Dostupné z: https://www.cambridge.org/core/books/cambridge-handbook-of-the-learning-sciences/projectbased-learning/355AA45D92D7FCD5D312FD1C343FDBB2 (Cambridge University Press & Assessment)
    5. AACTE (American Association of Colleges for Teacher Education). A Report of the AACTE Clinical Practice Commission. Washington, DC: AACTE, 2022. Dostupné z: https://aacte.org/wp-content/uploads/2022/10/cpc-full-report-final.pdf (aacte.org)
    6. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Learning Science in Informal Environments: People, Places, and Pursuits. Washington, DC: The National Academies Press, 2009. Dostupné z: https://www.nationalacademies.org/publications/12190 (nationalacademies.org)
    7. NATIONAL ACADEMIES OF SCIENCES, ENGINEERING, AND MEDICINE. The Integration of the Humanities and Arts with Sciences, Engineering, and Medicine in Higher Education: Branches from the Same Tree. Washington, DC: The National Academies Press, 2018. Dostupné z: https://www.nationalacademies.org/read/24988/chapter/1 (nationalacademies.org)
    8. HALVERSON, Erica R.; SHERIDAN, Kimberly. The Maker Movement in Education. Harvard Educational Review. 2014, roč. 84, č. 4, s. 495–504. Dostupné z: https://meridian.allenpress.com/her/article/84/4/495/32157 (meridian.allenpress.com)
    9. REDECKER, Christine. European Framework for the Digital Competence of Educators: DigCompEdu. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2017. Dostupné z: https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC107466/pdf_digcomedu_a4_final.pdf (publications.jrc.ec.europa.eu)
    10. ZIMMERMAN, Barry J. Becoming a Self-Regulated Learner: An Overview. Theory Into Practice. 2002, roč. 41, č. 2, s. 64–70. Dostupné z: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1207/s15430421tip4102_2 (Taylor & Francis Online)
    11. OECD. The Future of Education and Skills: Education 2030. Paris: OECD, 2018. Dostupné z: https://www.oecd.org/content/dam/oecd/en/publications/reports/2018/06/the-future-of-education-and-skills_5424dd26/54ac7020-en.pdf (OECD)
    12. BLACK, Paul; WILIAM, Dylan. Inside the Black Box: Raising Standards Through Classroom Assessment. London: King’s College London, 1998. Dostupné z: https://allianceforlearning.co.uk/wp-content/uploads/2017/03/William-and-Black-Inside-the-Black-Box.pdf (Bright Futures Training)
    13. ENQA; ESU; EUA; EURASHE. Standards and Guidelines for Quality Assurance in the European Higher Education Area (ESG 2015). Brussels, 2015. Dostupné z: https://www.enqa.eu/wp-content/uploads/2015/11/ESG_2015.pdf (enqa.eu)